KR20060078915A - 투과전자현미경 분석시료 제조 방법 - Google Patents

투과전자현미경 분석시료 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼에서 FIB(Focused Ion Beam)를 이용하여 특정부위의 불량분석을 정확하게 할 수 있는 TEM 시편 제작방법에 관한 것으로 특히, 실리콘 웨이퍼 상에서 관찰하고자 하는 영역에 대하여 마킹을 하는 제 1 공정과; 상기 제 1공정이후 상기 영역의 면에 백금(Pt)을 증착(Deposition)하는 제 2공정과; 상기 제2공정을 통해 백금(Pt)이 증착(Deposition)되어진 해당 영역에 대하여 FIB 커팅(Cutting)을 진행하는 제 3공정을 포함하여, FIB( Focused Ion Beam) 가공전에 백금(Pt)을 증착하여 분석하고자 하는 부위의 표면에 FIB의 이온빔(Ion Beam)에 의한 샘플 데미지(Damage) 가 발생하지 않도록 함으로써 반도체 소자의 신제품 개발 및 양산 제품의 불량 분석 등 특정부위에 대한 TEM 분석시 분석하고자 하는 부위에 대한 손상 없이 분석이 가능하도록 한다.
Pt, Deposition, FIB, TEM

Description

투과전자현미경 분석시료 제조 방법{Manufacturing Method of Sample for TEM Analysis}
도 1은 내지 도 5는 종래 기술에 의한 TEM 시편 제작 과정을 나타낸 예시도
도 6은 본 발명에 따른 투과전자현미경 분석시료 제조 방법을 설명하기 위한 예시도
도 7은 본 발명을 이용하여 TEM 샘플로 완성된 샘플의 SEM 이미지
도 8은 완성된 샘플의 45도 각도로 틸트(Tilt)된 SEM 이미지
본 발명은 웨이퍼에서 FIB( Focused Ion Beam)를 이용하여 특정부위의 불량분석을 정확하게 할 수 있는 TEM 시편 제작방법에 관한 것으로 특히, FIB( Focused Ion Beam) 가공전에 백금(Pt)을 증착하여 분석하고자 하는 부위의 표면에 FIB의 이온빔(Ion Beam)에 의한 샘플 데미지(Damage) 가 발생하지 않도록 함으로써 반도체 소자의 신제품 개발 및 양산 제품의 불량 분석 등 특정부위에 대한 TEM 분석시 분석하고자 하는 부위에 대한 손상 없이 분석이 가능하도록 하는 투과전자현미경 분석시료 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope : 이하 'TEM'이라 함)은 물질의 상(Phase) 및 성분을 분석하는 장비로써 박편(약 1000 이하)의 시료를 제조하여 고정시킨 후 고전위차로 가속시킨 전자를 시료에 입사 및 투과시켜서 물질의 상 및 성분을 얻는 것이다.
이러한 TEM 분석은 직경이 약 10㎛ 이하인 특정 부위의 분석에 많이 이용되고 있으며, TEM 분석을 위하여 박편으로 제조되는 시료는 수작업으로 제조될 수 없고 집속 이온 빔 시스템(Focused Ion Beam System : 이하 'FIB'라 함)을 이용하여 제조되었다.
즉, 반도체 제조 공정 중에 웨이퍼에서 특정부위를 TEM을 사용하여 관찰하고자 할 경우에는 우선, 웨이퍼의 특정부위를 샘플링하여 시편(sample)을 형성한 후, 이 시편을 분석장치로 확인하면서 특정부위의 단면의 구조라든지 표면의 형상 또는 성분조사 등을 분석한다.
이러한 분석을 위한 TEM 시편을 제작하기 위한 종래 기술로는 FIB(Focused Ion Beam)방법이 제안된 바 있으며, 도 1 내지 도 4는 종래 기술에 의한 TEM 시편 제작 과정을 나타낸 도면이다.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼 상에서 분석하고자 하는 특정 부위(11)를 FIB(Focused Ion Beam)나 레이저를 이용하여 마킹(12) 하고, 도 2에 도시된 바와 같이 다이싱 소오(Dicing Saw)를 이용하여 마킹한 부위가 중앙에 위치하도록 절단한다.
이어 도 3에 도시된 바와 같이 다이싱 소오를 이용하여 자른 시편을 반으로 자른 구리 그리드(13)에 접착제 등을 이용하여 고정시킨 후, 도 4에 도시된 바와 같이 FIB 내에서 마킹부위(12)를 확인하여 분석하고자 하는 부분(11)을 중심으로 양측면을 밀링하여 시편의 최종두께가 폭이 수십 ㎛ 정도가 되도록 하며, 시편이 완성되면 TEM(Transmission Electron Microscope)에서 시편 단면에 전자빔을 투과시켜 단면 구조 또는 성분을 분석한다.
이러한 종래의 FIB-TEM 시편 제작 방법은 첨부한 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 전면(Front Side; F)과 후면(Rear Side; R)에서 FIB 커팅(Cutting)을 진행하여, TEM 샘플을 제작하였으나 TEM 샘플의 두께가 0.1㎛ 이하로 만들면, TEM 샘플이 무너지는 현상이 발생되며, TEM 샘플 제작 후에도 핸들링(Handling) 과정에서 떨어져 나가는 현상이 자주 발생되었다.
상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼에서 FIB( Focused Ion Beam)를 이용하여 특정부위의 불량분석을 정확하게 할 수 있는 TEM 시편 제작방법에 관한 것으로 특히, FIB( Focused Ion Beam) 가공전에 백금(Pt)을 증착하여 분석하고자 하는 부위의 표면에 FIB의 이온빔(Ion Beam)에 의한 샘플 데미지(Damage) 가 발생하지 않도록 함으로써 반도체 소자의 신제품 개발 및 양산 제품의 불량 분석 등 특정부위에 대한 TEM 분석시 분석하고자 하는 부위에 대한 손상 없이 분석이 가능하도록 하는 투과전자현미경 분석시료 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투과전자현미경 분석시료 제조 방법의 특징은, 실리콘 웨이퍼 상에서 관찰하고자 하는 영역에 대하여 마킹을 하는 제 1 공정과; 상기 제 1공정이후 상기 영역의 면에 백금(Pt)을 증착(Deposition)하는 제 2공정과; 상기 제2공정을 통해 백금(Pt)이 증착(Deposition)되어진 해당 영역에 대하여 FIB 커팅(Cutting)을 진행하는 제 3공정을 포함하는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 투과전자현미경 분석시료 제조 방법을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 본 발명을 이용하여 TEM 샘플로 완성된 샘플의 SEM 이미지이고, 도 8은 완성된 샘플의 45도 각도로 틸트(Tilt)된 SEM 이미지이다.
첨부한 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에서는 FIB를 이용하여 TEM 샘플(Sample)제작의 경우 검사(Inspection) 하고자 하는 단면에 백금(Pt; 20)을 증착(Deposition)을 하여 FIB 커팅(Cutting)을 진행하였다.
따라서 FIB 커팅 동작의 경우 TEM 샘플을 더 얇게 제작할 수 있으며, 샘플 완료 후 핸들링(Handling) 과정에서 샘플이 떨어져 나가 분실되는 것을 방지하며 더욱이 FIB의 이온빔(Ion Beam)에 의한 샘플 데미지(Damage) 가 발생하지 않도록 할 수 있다
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 투과전자현미경 분석시료 제조 방법을 제공하면 TEM 샘플을 더 얇게 제작할 수 있으며, 샘플 완료 후 핸들링(Handling) 과정에서 샘플의 분실을 방지하며 더욱이 FIB의 이온빔(Ion Beam)에 의한 샘플 데미지(Damage) 가 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 실리콘 웨이퍼 상에서 관찰하고자 하는 영역에 대하여 마킹을 하는 제 1 공정과;
    상기 제 1공정이후 상기 영역의 면에 백금(Pt)을 증착(Deposition)하는 제 2공정과;
    상기 제2공정을 통해 백금(Pt)이 증착(Deposition)되어진 해당 영역에 대하여 FIB 커팅(Cutting)을 진행하는 제 3공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과전자현미경 분석시료 제조 방법.
KR1020040117507A 2004-12-30 2004-12-30 투과전자현미경 분석시료 제조 방법 KR20060078915A (ko)

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